6.4 生活中的圆周运动 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册

生活中的圆周运动 4 4 一、汽车过拱形桥 河北赵县赵州桥 颐和园玉带桥 问题：拱形桥是我国古代桥梁常采用的结构形式.这种设计有何优势？ 将拱形桥视作半径为R的一段圆弧，在拱形桥最高点， 1.支持力FN与mg相等吗？ 如何求解二力关系? 2.如何求解车对桥的压力? 3.对比压力和车重，你有何发现？ mg FN v mg FN mg-FN=m v2 R v FN’=mg-m <mg v2 R 根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力 FN=mg-m v2 R mg FN v2 R FN-mg=m FN=mg+m v2 R FN’=mg+m v2 R 由牛顿第三定律，汽车对桥的压力为 v mg FN v 问题1：汽车速度不断增大， 桥受到的压力如何变化？ 问题2：当汽车速度为何值时,压力为零？ 此时驾驶员与座椅间的压力是多少? FN’=mg-m v2 R 如果汽车不在最高点，如何求解汽车对桥的压力？ mgcosθ-FN=m v2 R FN=mgcosθ-m v2 R O θ mg FN v 为什么桥通常呈拱形？ 汽车对拱形桥的压力小于自身重力，拱形桥不易损坏. 汽车过凹形桥时，桥对车的压力大于自身重力，汽车容易爆胎. 二、铁路的弯道 铁路轨道是曲线(可视为很多段半径不同的小圆弧)，火车在每一小段可视为圆周运动 问题1：若两路轨高度相同，火车转弯时，哪个力提供向心力？ 问题2：这种设计对路轨有何影响？ 问题3：如何改进延长轨道使用寿命？ F 思考：火车做圆周运动，轨迹在哪个平面? mg FN Fn θ θ 设该段弯曲铁路轨道对应的半径为R. 问题4：若mg与FN的合力刚好等于向心力，火车速度是多少? 问题5：若火车速度大于上述速度， ，铁轨对火车有作用力吗？ 问题6：若火车速度小于上述速度， ，铁轨对火车有作用力吗？ mg FN Fn θ 三、航天器中的失重现象 对飞船整体，有 √ v= gR v2 R Mg=M 对航天员，有 v2 R mg-FN=m FN=0 航天员处于完全失重状态 四、离心运动 图甲：微粒脱离砂轮后，不再做圆周运动 图乙：撤去绳的拉力，小球轨迹偏离圆周 图甲 图乙 图丙 图丁 图丙：增大角速度，物体离圆心越来越远 图丁：增大雨伞角速度，水滴脱离雨伞